《数字化设计与制造课程设计》指导书

《数字化设计与制造课程设计》指导书（参考）机械设计教研室斜齿圆柱齿轮的创建一、斜齿轮的建模分析1.建模分析如图1所示： （1）输入参数、关系式，创建齿轮基本圆（2）创建渐开线（3）创建扫引轨迹（4）创建扫描混合截面（5）创建第一个轮齿（6）阵列轮齿图1渐开线斜齿圆柱齿轮建模分析二、斜齿轮的建模过程1.输入基本参数和关系式（1）单击，在新建对话框中输入文件名“hecial_gear”,然后单击；（2)在主菜单上单击“工具”→“参数”，系统弹出“参数”对话框，如图2所示；图2参数”对话框（3）在“参数”对话框内单击按钮，可以看到“参数”对话框增加了一行，依次输入新参数的名称、值、和说明等。需要输入的参数如表1所示；表1创建齿轮参数名称值说明名称值说明Mn5法面模数HA___齿顶高Z25齿数HF___齿根高ALPHA20压力角BETA16螺旋角D___分度圆直径B50齿轮宽度DB___基圆直径HAX1.0齿顶高系数DA___齿顶圆直径CX0.25顶系系数DF___齿根圆直径X0变位系数注意：表1中未填的参数值，表示是由系统通过关系式将自动生成的尺寸，用户无需指定。完成后的参数对话框如图3所示：可以通过不同方式输入参数。图3“参数”对话框（4）在主菜单上依次单击“工具”→“关系”，系统弹出“关系”对话框，如图4所示；图4“关系”对话框（5）在“关系”对话框内输入齿轮的分度圆直径关系、基圆直径关系、齿根圆直径关系和齿顶圆直径关系。由这些关系式，系统便会自动生成表2所示的未指定参数的值。输入的关系式如下：(注意大小写与刚才定义相同)/*齿轮基本关系式HA=(HAX+X)*MnHF=(HAX+CX-X)*MnD=Mn*Z/cos(BETA)DA=D+2*HADB=D*cos(ALPHA)DF=D-2*HF完成后的“关系”对话框如图5所示；图5“关系”对话框2.创建齿轮基本圆（1）在模型工具栏内单击按钮，系统弹出“草绘”对话框；（2）选择“FRONT”面作为草绘平面，选取“RIGHT”面作为参考平面，参考方向为向“右”，如图6所示。单击【草绘】进入草绘环境；图6“草绘”对话框（3）在绘图区以系统提供的原点为圆心，绘制四个任意大小的圆，并且标注圆的直径尺寸，如图7所示。在工具栏内单击按钮，完成草图的绘制；图7绘制二维草图（4）用关系式驱动圆的大小。在模型中右键单击刚刚创建的草图，在弹出的快捷菜单中单击选取“编辑”；（5）在主菜单上依次单击“工具”→“关系”，系统弹出关系对话框，如图8所示；（6）在“关系”对话框中输入尺寸关系如下：

/*齿轮基本圆关系式d0=DAd1=DBd2=DFd3=D其中sD0、sD1、sD2、sD3为圆的直径尺寸代号，注意尺寸代号视具体情况会有所有同。da、db、df、d为用户自定义的参数，即为齿顶圆直径、基圆直径、齿根圆直径、分度圆直径。通过该关系式创建的圆即为分度圆；

图8“关系”对话框3.创建渐开线（1）依次在模型菜单上单击“模型”→“基准”→“曲线”→来自方程的曲线，或者在工具栏上单击按钮，系统弹出“曲线选项”菜单管理器，如图9所示；图9“曲线选项”菜单管理器（2）在“曲线选项”，弹出“得到坐标系”菜单管理器，如图10所示；图10“得到坐标系”菜单管理器（3）在“设置坐标类型”菜单管理器中单击三角箭头，选择“笛卡尔”在模型树中点击坐标系，（4）点击“方程”，系统弹出一个记事本窗口；（5）在弹出的记事本窗口中输入曲线的方程，如下：ang=90*tr=DB/2s=pi*r*t/2xc=r*cos(ang)yc=r*sin(ang)x=xc+s*sin(ang)y=yc-s*cos(ang)z=0（6）保存数据，退出记事本，完成后的曲线如图11所示；图11完成后的渐开线4.镜像渐开线（1）在工具栏内单击按钮，如图12所示；图12“基准点”对话框（2）单击分度圆曲线作为参照，按住Ctrl键，单击渐开线作为参照，如图13所示。在“基准点”对话框内单击【确定】，完成基准点“PNT0”的创建；图13选取参照曲线（3）在工具栏内单击按钮，系统弹出“基准轴”对话框，如图14所示；（4）在绘图区单击选取“TOP”面作为参考平面，按住Ctrl键，单击选取“RIGHT”面作为参考，在“基准轴”对话框内单击【确定】，完成轴“A_1”的创建；图14“基准轴”对话框（5）在工具栏内单击按钮，或者依次在主菜单上单击“插入”→“模型基准”→“平面”，系统弹出“基准平面”对话框；（6）在绘图区单击选取“A_1”轴作为参照，按住Ctrl键，继续单击基准点“PNT0”作为参照，如图15所示；图15“基准平面”对话框（7）继续在工具栏内单击按钮，系统弹出“基准平面”对话框，如图16所示；图16“基准平面”对话框（8）在绘图区单击选取刚刚创建的“DTM1”面作为参考平面，按住Ctrl键选取“A-1”轴作为参考。在偏距文本框内输入旋转角度为“360/(4*z)”，系统提示是否要添加特征关系，如图68所示，单击【是】；然后输入-号，变成偏移-3.6度。（9）在绘图区单击渐开线特征，然后在工具栏内单击按钮，如图17所示；图17“镜像”特征定义面板（10）在绘图区单击选取刚刚创建的“DTM2”平面作为镜像平面，在“镜像”特征定义操控面板内单击按钮，完成渐开线的镜像。完成后的曲线如图18所示。图18完成后的镜像渐开线5．创建齿根圆（1）在工具栏内单击按钮，按住鼠标右键3秒，弹出“草绘”定义对话框；（2）选择“FRONT”面作为草绘平面，选取“RIGHT”面作为参考平面，参考方向为向“顶”，如图19所示。单击【草绘】进入草绘环境；图19“草绘”对话框（3）在工具栏内单击按钮，在绘图区单击选取齿根圆曲线，如图20所示。在工具栏内单击按钮，完成草图的绘制；图20选取齿根圆曲线（4）在“拉伸”特征定义操控面板内单击选取“实体”按钮、“拉伸到指定深度”按钮，在拉伸深度文本框内输入深度值为B,如图21所示。回车后系统提示是否添加特征关系，单击“是”；图21“拉伸”定义面板（5）拉伸深度自动调整到用户设置的参数B的值，在“拉伸”特征定义操控面板内单击按钮，完成齿根圆的创建，完成后的齿根圆如图22所示。图22完成后的齿根圆（6）将关系式添加到“关系”对话框，在模型树中右键单击齿根圆特征，在弹出的快捷菜单中单击“编辑”；（7）在主菜单上单击“工具”→“关系”，系统弹出“关系”对话框。此时系统显示齿根圆厚度尺寸代号。单击该尺寸代号，尺寸代号将自动显示在“关系”对话框中，输入的关系式为：/*齿根圆宽度关系式D7=b完成后的“关系”对话框如图23所示，在“关系”对话框内单击【确定】完成添加关系式；图23“关系”对话框6．创建分度圆曲面（1）在工具栏内单击按钮，并选择绘制曲面特征，，弹出“草绘”定义对话框；（2）选择“FRONT”面作为草绘平面，选取“RIGHT”面作为参考平面，参考方向为向“顶”，如图24所示。单击【草绘】进入草绘环境；图24“草绘”对话框（3）在工具栏内单击按钮，在绘图区单击选取分度圆曲线，如图25所示。在工具栏内单击按钮，完成草图的绘制；图25选取分度圆曲线（4）在“拉伸”特征定义操控面板内单击26所示。回车后系统提示是否添加特征关系，单击“是”；图26“拉伸”定义面板（5）拉伸深度自动调整到用户设置的参数B的值，在“拉伸”特征定义操控面板内单击按钮，完成分度圆曲面的创建，完成后的分度圆曲面如图27所示。图27分度圆拉伸特征（6）将关系式添加到“关系”对话框，在模型树中右键单击分度圆曲面特征，在弹出的快捷菜单中单击“编辑”；（7）在主菜单上单击“工具”→“关系”，系统弹出“关系”对话框。此时系统显示分度圆厚度尺寸代号。单击该尺寸代号，尺寸代号将自动显示在“关系”对话框中，输入的关系式为：

/*分度圆曲面宽度关系式

D8=b完成后的“关系”对话框如图28所示，在“关系”对话框内单击【确定】完成添加关系式；图28“关系”对话框7．创建投影曲线这一步首先在“RIGHT”面创建一个斜直线，然后将这个曲线投影到分度圆曲面上。（1）在工具栏内单击按钮，系统弹出“草绘”对话框；（2）选择“RIGHT”面作为草绘平面，选取“TOP”面作为参考平面，参考方向为向“右”，如图29所示。单击【草绘】进入草绘环境；图29“草绘”对话框（3）将图形显示变成线框图，以便于观察，增加齿轮另一面边线为参照，绘制如图30所示的二维草图，在工具栏内单击按钮，完成草图的绘制；图30绘制二维草图（4）标准夹角，并输入夹角为BETA（5）单击选取刚刚草绘的曲线，在主菜单上依次单击草绘2和菜单上投影图标，系统弹出“投影”曲线操控面板，如图31所示；图31“投影曲线”定义面板（6）在绘图区单击选取分度圆的曲面作为投影参照，如图32所示。在“投影曲线”定义面板上单击按钮，完成投影曲线的创建。图32选取曲面参照8．创建扫描混合截面（1）在工具栏内单击按钮，系统弹出“草绘”定义对话框；（2）选择“FRONT”面作为草绘平面，选取“RIGHT”面作为参考平面，参考方向为向“顶”，如图87所示。单击【草绘】进入草绘环境；图87“草绘”对话框（3）以已经创建的渐开线为基础，在工具栏内单击按钮，系统弹出“类型”单选框，如图88所示，单击选取“环”，绘制如图33所示的二维草图，在工具栏内单击按钮，完成草图的绘制；图88“类型”单选框图33绘制二维草图（4）将圆角尺寸添加到“关系”对话框，在模型树中右键单击刚刚草绘的截面，在弹出的快捷菜单中单击“编辑”；（5）在主菜单上单击“工具”→“关系”，系统弹出“关系”对话框。此时系统显示截面圆角的尺寸代号。单击该尺寸代号，尺寸代号将自动显示在“关系”对话框中，输入的关系式为：/*截面圆角半径关系式ifhax>=1D14=0.38*Mnendififhax<1D14=0.46*Mnendif

完成后的“关系”对话框如图34所示，在“关系”对话框内单击【确定】完成添加关系式；图34“关系”对话框（6）下面在齿根圆的另一个端面上创建相应的截面，然后将截面旋转到相应位置。在主菜单上依次单击“编辑”→“特征操作”，系统弹出“特征”菜单管理器，如图35所示；图35“特征”菜单管理器（7）在“特征”菜单管理器上依次单击“复制”→“完成”，系统弹出“复制特征”菜单管理器。在“复制特征菜单管理器”上依次单击“移动”→“完成”，系统弹出“选取特征”菜单管理器，如图36所示；图36“选取特征”菜单管理器（8）在绘图区单击选取上一步创建的截面特征，在“选取特征”菜单管理器上单击“完成”，系统弹出“移动特征”菜单管理器，如图37所示；图37移动特征”菜单管理器（9）在“移动特征”菜单管理器上单击“平移”，系统弹出“选取方向”菜单管理器，如图38所示；图38“选取方向”菜单管理器（10）在“选取方向”菜单管理器中单击选取“曲线/边/轴”，然后在绘图区单击选取齿根圆的端面作为参照，如图39所示。系统弹出“方向”菜单管理器，单击“正向”；图39选取参照平面（11）系统提示输入偏移距离，输入偏移距离为b,系统提示是否添加关系式，单击“是”，在“移动特征”菜单管理器中单击“完成移动”，在“组可变尺寸”菜单管理器中单击“完成”，在随后弹出的“组元素”对话框中单击【确定】，在“特征”菜单管理器中单击“确定”，完成特征的复制，完成后的截面如图40所示；图40完成后的截面（12）将关系式添加到“关系”对话框，在模型树中右键单击刚刚的复制特征，在弹出的快捷菜单中单击“编辑”；（13）在主菜单上单击“工具”→“关系”，系统弹出“关系”对话框。此时系统显示两个截面的尺寸代号。单击该尺寸代号，尺寸代号将自动显示在“关系”对话框中，输入的关系式为：

D15=b完成后的“关系”对话框如图41所示，在“关系”对话框内单击【确定】完成添加关系式；图41“关系”对话框（14）旋转复制上一步复制的截面，在主菜单上依次单击“编辑”→“特征操作”，系统弹出“特征”菜单管理器，如图42所示；图42“特征”菜单管理器（15）在“特征”菜单管理器上依次单击“复制”→“完成”，系统弹出“复制特征”菜单管理器。在“复制特征菜单管理器”上依次单击“移动”→“完成”，系统弹出“选取特征”菜单管理器，如图43所示；图43“选取特征”菜单管理器（16）在绘图区单击选取上一步创建的复制截面特征，在“选取特征”菜单管理器上单击“完成”，系统弹出“移动特征”菜单管理器，如图44所示；图44“移动特征”菜单管理器（17）在“移动特征”菜单管理器上单击“旋转”，系统弹出“选取方向”菜单管理器，如图45所示；图45“选取方向”菜单管理器（18）在“选取方向”菜单管理器中单击选取“曲线/边/轴”，然后在绘图区单击选取齿根圆的中心轴作为参照，如图46所示。系统弹出“方向”菜单管理器，单击“正向”；

图46选取参照轴（19）系统提示输入旋转角度，输入旋转角度为“asin(2*B*tan(BETA/D))”,系统提示是否添加关系式，单击“是”，在“移动特征”菜单管理器中单击“完成移动”，在“组可变尺寸”菜单管理器中单击“完成”，在随后弹出的“组元素”对话框中单击【确定】，在“特征”菜单管理器中单击“确定”，完成特征的复制，完成后的截面如图47所示；图47旋转复制截面（20）旋转角度尺寸添加到“关系”对话框，在模型树中右键单击刚刚旋转复制的截面，在弹出的快捷菜单中单击“编辑”；（21）在主菜单上单击“工具”→“关系”，系统弹出“关系”对话框。此时系统显示旋转角度的尺寸代号。单击该尺寸代号，尺寸代号将自动显示在“关系”对话框中，输入的关系式为：D22=asin(2*B*tan(BETA/D))

完成后的“关系”对话框如图48所示，在“关系”对话框内单击【确定】完成添加关系式；图48“关系”对话框9．创建第一个轮齿特征（1）在主菜单上依次单击“插入”→“扫描混合”，系统弹出“扫描混合”特征定义操控面板，如图49所示；图49“扫描混合”特征定义面板（2）在“扫描混合”特征定义操控面板内单击“参照”菜单，系统弹出“参照”对话框，如图50所示；图50“参照”对话框（3）在“参照”对话框的“剖面控制”文本框内单击选取“垂直于轨迹”，在“水平/垂直控制”文本框内输入“垂直于曲面”，如图106所示；（4）在绘图区单击选取分度圆上的投影曲线作为扫描混合的扫引线，如图51所示；图51选取扫引线（5）在“扫描混合”特征定义操控面板上单击“剖面”菜单，系统弹出“剖面”定义对话框，在第一项下拉菜单中选取“所选截面”，如图52所示；选择，选定截面，点击第一个截面，然后点击插入第二个截面，点击复制旋转后的截面。图52“剖面”定义对话框（6）在绘图区单击选取如图53所示的截面作为第一个扫描混合截面；图53选取第一个截面

（7）在如图54所示的“剖面”定义对话框内单击“插入”，在“剖面”列表框内显示“剖面2”。在绘图区单击选取另一个截面，如图110所示。图54选取第二个截面注意两个截面上扫描混合起始点的一致性，修改起始点的方法为，在如图55所示的“剖面”对话框内单击“细节”，系统弹出如图56所示的“链”对话框；图55“剖面”对话框图56“链”对话框图57“选项”选项卡（8）在“选项”选项卡内单击选取“终点”文本框，如图57所示，然后在绘图区单击选取起始点；（9）在“扫描混合”特征定义操控面板内单击按钮，完成第一个轮齿的创建，完成后的特征如图58所示；图58完成后的轮齿特征10．阵列轮齿为了阵列轮齿特征，首先对创建完成的第一个轮齿特征进行“复制”、“旋转”操作，从而创建第二个轮齿特征，对第二个轮齿进行阵列。（1）首先单击选取已经创建好的轮齿，然后在主菜单上依次单击“编辑”→“复制”，然后再次依次单击“编辑”→“选择性粘贴”，系统弹出“选择性粘贴”复选框，如图59所示；图59“选择性粘贴”复选框（2）勾选复选框的前两项，如图59所示，单击【确定】，系统弹出“选择性粘贴”定义操控面板；（3）在“选择性粘贴”定义面板内选取按钮，在文本框输入旋转角度为“360/z”，如图60所示。系统提示是否添加关系，单击“是”；图60“选择性粘贴”定义面板（4）在绘